上往下溝槽的寬度逐步變窄，但是第一溝槽280a和第二溝槽280b底部因為填充有旋涂碳基材料120所以它們的底部受到的刻蝕影響比較小，也即使得第一溝槽280a和第二溝槽280b能夠保證具有相同的深度，從而擺脫傳統(tǒng)方案導致圖形密集區(qū)和區(qū)稀疏區(qū)的淺溝槽的刻蝕深度出現(xiàn)負面的負載效應(yīng)，無論第一區(qū)域LAY-A和第二區(qū)域LAY-B兩者需要布置的器件密度有多么大的差異性都不會在它們之間產(chǎn)生任何溝槽深度負載效應(yīng)。當然此時如果第一溝槽280a和第二溝槽280b底部還殘留有旋涂碳基材料120，最后還需要清除掉第一溝槽280a和第二溝槽280b底部的這些旋涂碳基材料120，它們底部的這些旋涂碳基材料120可以利用含02的氣體灰化移除掉。
[0037]參見圖2F所示，第一溝槽280a的深度值D11和第二溝槽280b的深度值D12能夠保證一致性。如圖2G，硬質(zhì)掩膜層最后需要移除掉，并且在作為淺溝槽的第一溝槽280a和第二溝槽280b內(nèi)部填充絕緣材料150來構(gòu)成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)STI，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)STI用于定義不同器件各自的有源區(qū)，防止不同相鄰的器件發(fā)生電性干擾，集成電路內(nèi)部各個器件之間相互隔離，以使各單個器件能獨立地工作保證整個集成電路的正常工作。
[0038]綜上所述，本發(fā)明的該方法目的是制作一種側(cè)壁傾斜且無深度負載效應(yīng)的淺溝道隔離工藝，在45納米及其以下技術(shù)中，器件對淺溝道隔離技術(shù)(STI)的要求越來越高。STI工藝是通過干法刻蝕單晶硅形成溝槽，而此溝槽的深度以及側(cè)壁角度對器件以及后續(xù)填充工藝影響非常大，甚至造成填充出現(xiàn)空隙和器件漏電等問題。為避免填充出現(xiàn)空隙，要求溝道側(cè)壁傾斜以利于薄膜填充。這就要求刻蝕過程產(chǎn)生重聚合物的刻蝕程式來刻蝕單晶硅；而其副作用就是在圖形密集和稀疏區(qū)造成刻蝕速率的負載，最終導致圖形密集和稀疏區(qū)的刻蝕深度出現(xiàn)負載。很大程度上減小了刻蝕工藝和后續(xù)填充工藝的窗口。本發(fā)明的該方法首先利用傳統(tǒng)制作淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)STI工藝的膜層結(jié)構(gòu)結(jié)合刻蝕過程產(chǎn)生較輕聚合物的刻蝕程式形成一個密集區(qū)和稀疏區(qū)無深度負載的圖形，然后再利用熱磷酸濕法刻蝕對頂部氮化硅硬掩模層進行部分刻蝕，從而暴露出溝槽的頂部拐角處的單晶硅；并且隨后依次對溝槽進行填充性能更好的旋涂碳基材料SOC(Spin on Carbon)涂布和干法回刻；接著轉(zhuǎn)換刻蝕程式，利用干法刻蝕單晶硅副產(chǎn)物較重的程式對暴露出的溝槽頂部拐角單晶硅進行刻蝕，最后去掉旋涂碳素材料S0C。形成一個側(cè)壁傾斜且在不同圖形區(qū)域無深度負載的淺溝道，增加了刻蝕以及后續(xù)薄膜填充工藝的窗口。這種側(cè)壁傾斜且無深度負載效應(yīng)的淺溝道隔離技術(shù)無疑是本領(lǐng)域技術(shù)人員樂見其成的。
[0039]以上，通過說明和附圖，給出了【具體實施方式】的特定結(jié)構(gòu)的典型實施例，上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實施例，但這些內(nèi)容并不作為局限。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:在襯底上形成硬質(zhì)掩膜層，在襯底的第一區(qū)域之上的硬質(zhì)掩膜層中形成第一開口和在襯底的第二區(qū)域之上的硬質(zhì)掩膜層中形成第二開口； 52:藉由第一、第二開口刻蝕襯底，對應(yīng)分別形成位于第一區(qū)域中的帶有垂直側(cè)壁的第一溝槽和位于第二區(qū)域中的帶有垂直側(cè)壁的第二溝槽； 53:濕法刻蝕硬質(zhì)掩膜層，擴大第一和第二開口的尺寸； 54:在硬質(zhì)掩膜層上覆蓋旋涂碳基材料，旋涂碳基材料的一部分還將第一、第二溝槽予以填充滿； 55:干法回刻其旋涂碳基材料，直至將硬質(zhì)掩膜層上方的旋涂碳基材料和第一、第二溝槽頂部的旋涂碳基材料回刻移除； S6:刻蝕第一、第二溝槽各自從第一、第二開口中暴露出來的頂部拐角區(qū)，刻蝕持續(xù)直至第一、第二溝槽原本帶有的垂直側(cè)壁變成呈現(xiàn)為傾斜面的側(cè)壁形貌。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，硬質(zhì)掩膜層包括底層的二氧化硅層和二氧化硅層上方的氮化硅層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，襯底中集成于第一區(qū)域的器件密度與集成于第二區(qū)域的器件密度不同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，步驟S1中還包括: 先在硬質(zhì)掩膜層上自下而上依次覆蓋抗反射涂層和光刻膠層，經(jīng)由光刻工藝圖案化光刻膠層，形成其中的窗口圖形； 再刻蝕移除抗反射涂層暴露于窗口圖形中部分； 之后刻蝕硬質(zhì)掩膜層暴露在窗口圖形中的部分形成硬質(zhì)掩膜層中的第一、第二開口。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，在步驟S1中利用含CF4、02的刻蝕氣體移除抗反射涂層暴露于窗口圖形中的部分。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，在步驟S1中利用含CH2F2、CHF3、CF4的刻蝕氣體移除硬質(zhì)掩膜層暴露在窗口圖形中的部分。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，在步驟S1中完成第一、第二開口的制備之后，利用含02的氣體灰化移除光刻膠層和光刻膠層下方的抗反射涂層。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，在步驟S2中刻蝕形成帶有垂直側(cè)壁形貌的第一、第二溝槽使用的刻蝕氣體產(chǎn)生和附著于第一、第二溝槽側(cè)壁上的聚合物的量，比在步驟S6中刻蝕形成帶有傾斜側(cè)壁形貌的第一、第二溝槽使用的刻蝕氣體產(chǎn)生和附著于第一、第二溝槽側(cè)壁上的聚合物的量要少。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，在步驟S2中，在刻蝕形成第一、第二溝槽的過程中，利用含CL2、NF3、SF6的刻蝕氣體來刻蝕襯底。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，在步驟S3濕法刻蝕硬質(zhì)掩膜層之前，先移除硬質(zhì)掩膜層上的抗反射涂層和光刻膠層。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，在步驟S3濕法刻蝕硬質(zhì)掩膜層的過程中，利用熱磷酸腐蝕液濕法刻蝕硬質(zhì)掩膜層，暴露出第一、第二溝槽各自頂部拐角區(qū)的襯底，其中熱磷酸腐蝕液的溫度為165攝氏度而其濃度為H3P04溶液和H20溶液的質(zhì)量比限定在70% -90%的范圍內(nèi)。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，在步驟S5中利用含CF4、02的刻蝕氣體干法回刻其旋涂碳基材料，并保留第一、第二溝槽各自底部的旋涂碳基材料。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，在步驟S6中，使用硬質(zhì)掩膜層和旋涂碳基材料作為刻蝕掩膜，利用含有HBr、02的刻蝕氣體來刻蝕移除第一、第二溝槽各自從第一、第二開口中暴露出來的頂部拐角區(qū)。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，其特征在于，在步驟S6之后，利用含02的氣體灰化移除第一、第二溝槽各自底部殘留的抗反射涂層。
【專利摘要】本發(fā)明主要涉及一種抑制淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)深度負載效應(yīng)的方法，首先藉由第一、第二開口刻蝕襯底，對應(yīng)分別形成位于第一區(qū)域中的帶有垂直側(cè)壁的第一溝槽和位于第二區(qū)域中的帶有垂直側(cè)壁的第二溝槽，后續(xù)再刻蝕第一、第二溝槽各自暴露出來的頂部拐角區(qū)，直至第一、第二溝槽原本帶有的垂直側(cè)壁變成呈現(xiàn)為傾斜面的側(cè)壁形貌。
【IPC分類】H01L21/762
【公開號】CN105244309
【申請?zhí)枴緾N201510663204
【發(fā)明人】崇二敏, 黃君, 張瑜
【申請人】上海華力微電子有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月14日